Método de dosagem de argamassa estabilizada para assentamento de alvenaria estrutural de blocos de concreto

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO

ENGENHARIA CIVIL

Ana Carolina Reis Lozovey

MÉTODO DE DOSAGEM DE ARGAMASSA ESTABILIZADA PARA ASSENTAMENTO DE ALVENARIA ESTRUTURAL DE BLOCOS DE

CONCRETO

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, da Universidade Federal de Santa Catarina, como parte dos requisitos para obtenção do Título de Mestre em Engenharia Civil.

Orientador: Prof. Dr. Luiz Roberto Prudêncio Júnior.

Florianópolis 2018

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Ficha de identificação da obra elaborada pelo autor através do Programa de Geração Automática da Biblioteca Universitária da UFSC.

Lozovey, Ana Carolina Reis

Método de Dosagem de Argamassa Estabilizada para Assentamento de Alvenaria Estrutural de Blocos de Concreto / Ana Carolina Reis Lozovey ; orientador, Luiz Roberto Prudêncio Júnior, 2018.

179 p.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2018.

Inclui referências.

1. Engenharia Civil. 2. argamassa estabilizada de assentamento. 3. alvenaria estrutural. 4. bloco de concreto. 5. dosagem. I. Prudêncio Júnior, Luiz Roberto. III. Universidade Federal de Santa Catarina. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. III. Titulo.

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MÉTODO DE DOSAGEM DE ARGAMASSA ESTABILIZADA PARA ASSENTAMENTO DE ALVENARIA ESTRUTURAL DE

BLOCOS DE CONCRETO

Esta Dissertação foi julgada adequada para obtenção do Título de Mestre em Engenharia Civil, e aprovada em sua forma final pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil.

Florianópolis, 21 de fevereiro de 2018.

_______________________ Prof. Glicério Trichês, Dr.,

Coordenador PPGEC

_____________________________ Prof. Luiz Roberto Prudêncio Jr,

Dr. Orientador, UFSC

Banca Examinadora:

_____________________________ Prof. Helena Carasek, Dra., UFG

(Videoconferência)

_____________________________ Prof. Janaíde Cavalcante Rocha,

Dra.,UFSC

_____________________________ Prof. Juliana Machado Casali, Dra,

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AGRADECIMENTOS

À minha família, minha mãe, Marise, meu pai, Sérgio e meus irmãos, André e Luísa, por serem meu porto seguro e estarem incondicionalmente ao meu lado.

Ao meu namorado Carlos Henrique, pelo bom humor, pela calma e por estar ao meu lado em todos os momentos.

Aos meus padrinhos, João Carlos e Nádia, que sempre me apoiaram. Aos meus avós João e Mafalda e Leopoldino (in memoriam) e Eunice. Ao professor Dr. Luiz Roberto Prudêncio Jr, por acreditar e orientar este trabalho, sempre com plena dedicação, incentivo e paciência. Muito obrigada pela confiança depositada.

Aos professores Dra. Helena Carasek, Dra. Janaíde Cavalcante Rocha e Dra. Juliana Casali por aceitarem o convite para compor a banca examinadora deste trabalho, pelas contribuições na avaliação para este trabalho.

À TODOS os colegas e amigos do GTec, muito obrigada pela ajuda incessante na realização das atividades deste trabalho.

Aos amigos do VALORES pela ajuda, pela parceria e pelas conversas e pela amizade.

À todos os amigos que fiz, pelas conversas, amizade e momentos de descontração, muito obrigada por terem compartilhado este caminho comigo.

À MaxMohr, em especial ao Eng. Msc. Cleiton Coelho, pela parceria de sempre com o GTec, pela colaboração nos trabalhos e pela doação de materiais, que permitiram a realização desta pesquisa.

Aos colegas e amigos da UNIVALI, pelo incentivo na carreira acadêmica e por acreditarem no meu trabalho, me motivando sempre a continuar.

Aos funcionários do LMCC, Luiz, Renato e Roque pelo suporte no decorrer do desenvolvimento do programa experimental. À Mari e à Priscila da secretaria do PPGEC por serem sempre solícitas e estarem dispostas a ajudar.

À UFSC, ao PPGEC (Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil) e ao CNPq pelo incentivo, e amparo à pesquisa.

Enfim, agradeço a todos que contribuíram de alguma maneira para que este trabalho fosse concluído e para que meu objetivo fosse alcançado.

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RESUMO

As argamassas estabilizadas têm uso crescente no Brasil. O estudo dessa argamassa torna-se imprescindível quando empregadas no assentamento em sistemas em alvenarias estruturais, onde as paredes, além de fechamento, exercem função de estrutura. Este trabalho teve como objetivo principal propor uma metodologia de dosagem de argamassa estabilizada de resistências de 4 a 16 MPa para assentamento de alvenaria estrutural de blocos de concreto de resistências variadas. Foram estudadas argamassas estabilizadas de resistências distintas aos 28 dias e blocos de concreto selecionados com resistências compatíveis a cada uma delas. Com base na revisão da bibliografia e nos resultados obtidos nos estudos piloto em obra e em laboratório, foi definida uma proposta de método de dosagem, para simplificar e sistematizar o trabalho de tecnologistas na obtenção de traços que atendam simultaneamente os requisitos mínimos de propriedades, tanto no estado fresco (consistência, plasticidade, coesão e adesão inicial) quanto endurecido (resistência à compressão, tração na flexão e aderência no substrato) em dois tempos de utilização. Os estudos piloto das argamassas estabilizadas indicaram trabalhabilidade adequada das argamassas quando avaliadas pelos parâmetros do GTec Teste. No ensaio de deformabilidade da junta, as argamassas foram consideradas aceitáveis. Verificou-se que é possível restauração da trabalhabilidade com a adição de água sem prejuízo da resistência de tração na flexão, entretanto a resistência à compressão ficou prejudicada a 28 dias. No estudo em prismas de três fiadas, notou-se que os valores de resistência à compressão dos prismas de blocos de concreto de 4 MPa e 8 MPa atenderam ao esperado. O método de avaliação em mini-prisma possibilitou determinar os valores médios potenciais de resistência de aderência na flexão aos 28 dias. Com os dados obtidos de resistência de aderência na flexão nos prismas de quatro fiadas foi possível correlacionar os valores obtidos de resistência nos prismas com aquelas obtidas nos mini-prismas. Diante dos resultados obtidos no programa experimental, foi construída curva de dosagem de argamassa estabilizada para assentamento de alvenaria estrutural de blocos de concreto de resistências variadas. Por interpolação, as curvas podem auxiliar a definição dos traços finais para diferentes resistências à compressão de argamassa e diferentes resistências de prismas especificados em projeto.

Palavras-chave: Argamassa estabilizada de assentamento; alvenaria estrutural; bloco de concreto; dosagem.

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ABSTRACT

The use of ready mix mortars has been increasing in Brazil. A prior analysis is required to determine the compositions based on the application requirements when employed in the laying of structural masonry systems when the walls perform both structural and closure functions. In this work, we propose a methodology to design 4 to 16 MPa ready mix mortars for the laying of concrete structural masonry blocks of various strengths. I studied mortars of different strengths at 28 days along with selected concrete blocks with compatible strength. Based on the bibliography review, and preliminary studies, both on site and in laboratory, a mix design method is proposed. The method is simple allowing a systematic procedure to obtain compositions that simultaneously fulfill the minimum performance requirements, both in the fresh (consistency, plasticity, cohesion and initial adhesion) and hardened state (compressive strength, bending traction strength and adhesion to the substrate) in stage of usage. The preliminary studies of ready mix mortars indicate good workability when evaluated by the GTec Test parameters. In the joint deformability test, the mortars were considered acceptable. It was verified that it is possible to restore the workability with the addition of water keeping intact its bending traction strength, however, damaging the compressive strength at 28 days. In the study of the compressive strength and modulus of elasticity in three-layers prisms, it was observed that the compressive strength values of the 4 MPa and 8 MPa block prisms were as expected. The mini-prism evaluation method allowed determining the average values of bending adherence strengths at 28 days. With the obtained data of bending adherence strength in the four-layers prisms it was possible to correlate the obtained values of strength of prisms with those obtained in mini-prisms. Considering the results obtained from the experimental program, a ready mix mortar mix design diagram was built for the laying of concrete structural masonry blocks of various strengths. By interpolation, the curves can assist practitioners to define compositions for different compressive strengths of mortar and different strength of prisms specified in the design.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Equipamento utilizado no GTec Teste. ... 43

Figura 2 – Métodos empregados para avaliar a consistência e a plasticidade de argamassas. ... 44

Figura 3 – Variação da retenção de água para diferentes argamassas. ... 46

Figura 4 – Ensaio de retenção de consistência pelo método ABNT NBR 13277 (2005). ... 47

Figura 5 – Procedimento para determinação do ar incorporado pelo método do picnômetro: metodologia desenvolvida pelo GTec. ... 48

Figura 6 – Equação de cálculo do teor de ar incorporado. ... 49

Figura 7 – Comportamento da alvenaria sob compressão. ... 54

Figura 8 – Resistências dos blocos, argamassas e prismas, em área líquida, obtidos por Mohamad (1998). ... 56

Figura 9 – Relação entre resistências da alvenaria, argamassa e do bloco. ... 58

Figura 10 – Aparato de ensaio de flexão dos mini-prismas e o ensaio sendo realizado na (a) posição invertida ao do prisma e (b) posição correta de aplicação no prisma. ... 62

Figura 11 – Curvas granulométricas das areias de origem natural e de britagem. . 69

Figura 12 – Representação esquemática da condição (a) inicial, (b) final do ensaio e (c) foto ilustrativa do final do ensaio com o GTec Teste. ... 71

Figura 13 – Etapa1: seleção dos materiais constituintes e estudo piloto para determinação da proporção ideal entre as areias. ... 79

Figura 14 – Medida da deformabilidade. ... 81

Figura 15 – Simulação da carga de assentamento como medida da deformabilidade. ... 82

Figura 16 – Etapa 2: determinação do teor de aditivo incorporador de ar. ... 82

Figura 17 – Etapa 3: determinação do teor de aditivo estabilizador de hidratação. 83 Figura 18 – Etapa 4: estudo da resistência à compressão em prismas, resistência à tração na flexão em mini-prismas, resistência à tração na flexão em prismas e construção da curva de dosagem. ... 84

Figura 19 – Moldagem dos prismas de 3 fiadas no tempo inicial. ... 85

Figura 20 – Prismas de 3 fiadas no tempo inicial. ... 86

Figura 21 – Prismas de 3 fiadas no tempo de utilização (24 horas). ... 86

Figura 22 – Localização do mini-prisma representado no prisma. ... 87

Figura 23 – Mini-prismas de concreto: (a) mini-prisma de blocos de 14 MPa e (b) mini-prismas de blocos de 8 MPa. ... 88

Figura 24 – Configuração do ensaio de tração na flexão em prismas de alvenaria. 89 Figura 25 – Configuração do ensaio de tração na flexão em prismas de alvenaria. 89 Figura 26 – Curva de dosagem teórica. ... 90

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Figura 30 – Curva granulométrica das areias 1 e 2 utilizadas neste trabalho. ... 95 Figura 31 – Deformabilidade da junta fresca. ... 98 Figura 32 – Teores de ar incorporado das argamassas do traço 1:4 em função dos teores de aditivo incorporador de ar. ... 100 Figura 33 – Teores de ar incorporado das argamassas do traço 1:5,5 em função dos teores de aditivo incorporador de ar. ... 101 Figura 34 – Teores de ar incorporado das argamassas do traço 1:7 em função dos teores de aditivo incorporador de ar. ... 103 Figura 35 – Valores de resistência à compressão para argamassas do Traço 1:4 com diferentes teores de aditivo estabilizador de hidratação em função do tempo de utilização. ... 104 Figura 36 – Valores de resistência à compressão para argamassas do Traço 1:5,5 com diferentes teores de aditivo estabilizador de hidratação em função do tempo de utilização. ... 105 Figura 37 – Valores de resistência à compressão para argamassas do Traço 1:7 com diferentes teores de aditivo estabilizador de hidratação em função do tempo de utilização. ... 106 Figura 38 – Resistência à compressão das argamassas, blocos e prismas e o fator de eficiência. ... 108 Figura 39 – Curva tensão x deformação dos prismas de blocos de 4 MPa no tempo inicial (0h). ... 109 Figura 40 – Curva tensão x deformação dos prismas de blocos de 4 MPa no tempo de estabilização (24 horas). ... 109 Figura 41 – Curva tensão x deformação dos prismas de blocos de 8 MPa no tempo inicial (0h). ... 110 Figura 42 – Curva tensão x deformação dos prismas de blocos de 8 MPa no tempo de estabilização (24 horas). ... 110 Figura 43 – Curva tensão x deformação dos prismas de blocos de 14 MPa no tempo inicial (0h). ... 111 Figura 44 – Curva tensão x deformação dos prismas de blocos de 14 MPa no tempo de estabilização (24 horas). ... 111 Figura 45 – Modo de ruptura: (a) esmagamento da junta 4 MPa 24 horas; (b) tração no bloco 14 MPa 24 horas; (c) ruptura do conjunto 8 MPa 24 horas. ... 112 Figura 46 – Ensaio de tração na flexão de mini-prismas. ... 113 Figura 47 – Capilaridade de amostras das peças de 4 MPa: (a) face superior e (b) face inferior. ... 113 Figura 48 – Valores médios de absorção/área de contato com a lâmina de água das peças de 4 MPa. ... 114 Figura 49 – Altura de ascensão capilar de peças de 4 MPa aos 60 minutos. ... 114

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Figura 50 – Altura de ascensão capilar em peças de 4 MPa: (a) face superior e (b) face inferior. ... 115 Figura 51 – Capilaridade de amostras das peças de 8 MPa: (a) face superior e (b) face inferior. ... 115 Figura 52 – Valores médios de absorção/área de contato com a lâmina de água das peças de 8 MPa. ... 116 Figura 53 – Altura de ascensão capilar de peças de 8 MPa aos 60 minutos. ... 116 Figura 54 – Altura de ascensão capilar em peças de 8 MPa: (a) face superior e (b) face inferior. ... 117 Figura 55 – Capilaridade de amostras das peças de 14 MPa: (a) face superior e (b) face inferior. ... 117 Figura 56 – Valores médios de absorção/área de contato com a lâmina de água das peças de 14 MPa. ... 118 Figura 57 – Altura de ascensão capilar de peças de 14 MPa aos 60 minutos. ... 118 Figura 58 – Altura de ascensão capilar em peças de 14 MPa: (a) face superior e (b) face inferior. ... 119 Figura 59 – Altura de ascensão capilar em peças de 14 MPa: (a) face superior e (b) face inferior. ... 120 Figura 60 – Resistência de aderência na flexão para os mini-prismas. ... 120 Figura 61 – Resistência de aderência na flexão para os prismas de blocos de 4 MPa: (a) 0h e (b) 24 horas. ... 123 Figura 62 – Resistência de aderência na flexão para os prismas de blocos de 8 MPa: (a) 0h e (b) 24 horas. ... 124 Figura 63 – Resistência de aderência na flexão para os prismas de blocos de 14 MPa: (a) 0h e (b) 24 horas. ... 126 Figura 64 – Resistência média de aderência na flexão para os prismas de blocos de 4, 8 e 14 MPa nas duas idades de utilização. ... 126 Figura 65 – Resistência de aderência na flexão dos prismas e dos mini-prismas para valores médios. ... 128 Figura 66 – Curva de dosagem para o tempo inicial (0 horas) e o tempo de

utilização de 24 horas (caso crítico). ... 130 Figura 67 – Curva de dosagem para o tempo inicial (0h) e o tempo de utilização de 24 horas (caso crítico). ... 131 Figura 68 – Curva de dosagem para o tempo inicial (0h) e o tempo de utilização de 24 horas (caso crítico) dos prismas de blocos de concreto. ... 131 Figura 69 – Resumo das etapas do desenvolvimento da dosagem. ... 179

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Faixas granulométricas para argamassas em alvenaria estrutural. ... 36

Tabela 2 – Traços recomendados para argamassas de assentamento. ... 38

Tabela 3 – Propriedades relacionadas com a trabalhabilidade das argamassas. ... 40

Tabela 4 – Resultados dos ensaios em prismas de três fiadas obtidos por Matos, Schankoski e Prudêncio (2014). ... 57

Tabela 5 – Valores característicos da resistência à tração na flexão. ... 60

Tabela 6 – Resistência de aderência na flexão em mini-prismas e prisma com relação para as argamassas estudadas. ... 62

Tabela 7 – Características físicas e químicas do cimento CP IV empregado no estudo piloto. ... 67

Tabela 8 – Caracterização do agregado miúdo. ... 67

Tabela 9 – Caracterização da areia natural. ... 68

Tabela 10 – Distribuição granulométrica da areia de britagem. ... 69

Tabela 11 - Propriedades físico químicas dos aditivos RHEOMIX® 701 M e RHEOMIX® 702 ... 70

Tabela 12 – Esquema do estudo piloto. ... 72

Tabela 13 – Resultados do estudo piloto do Traço 1:4. ... 73

Tabela 14 – Resultados do estudo piloto do Traço 1:5,5. ... 74

Tabela 15 – Resultados do estudo piloto do Traço 1:7. ... 75

Tabela 16 - Resultados da repetição do estudo piloto dos Traços 1:4; 1:5,5 e 1:7 com 0,47% de aditivo incorporador de ar e 0,80% de aditivo estabilizador de hidratação. ... 76

Tabela 17 – Resultados das argamassas C-2 100% e C-2 50%50% em corpos de prova cilíndricos. ... 77

Tabela 18 - Resultados das argamassas C-2 100% e C-2 50%50% em corpos de prova prismáticos. ... 78

Tabela 19 – Caracterização dos blocos de concreto utilizados. ... 92

Tabela 20 – Características físicas e químicas do cimento CP IV 32 RS empregado. ... 93

Tabela 21 – Caracterização das areias utilizadas neste trabalho. ... 94

Tabela 22 – Distribuição granulométrica da areia 1. ... 94

Tabela 23 – Distribuição granulométrica da areia 2. ... 95

Tabela 24 – Propriedades físico químicas dos aditivos RHEOMIX® 701 M e RHEOMIX® 702. ... 96

Tabela 25 – Valores de deformação total da junta. ... 97

Tabela 26 – Resultados de teor de ar incorporado para o traço 1:4. ... 99

Tabela 27 – Resultados de teor de ar incorporado para o traço 1:5,5. ... 100

Tabela 28 – Resultados de teor de ar incorporado para o traço 1:7. ... 102

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Tabela 31 – Resultados da aderência dos prismas de quatro fiadas de blocos de 8

MPa. ... 124

Tabela 32 – Resultados da aderência dos prismas de quatro fiadas de blocos de 14 MPa. ... 125

Tabela 33 – Relação de aderência dos prismas de quatro fiadas e dos mini-prismas estudados. ... 127

Tabela 34 – Resultados deformabilidade da junta para o traço 1:4. ... 145

Tabela 35 – Resultados deformabilidade da junta para o traço 1:5,5. ... 146

Tabela 36 – Resultados deformabilidade da junta para o traço 1:7. ... 147

Tabela 37 – Resultados de avaliação do teor 0,40% de aditivo estabilizador de hidratação para o traço 1:4. ... 149

Tabela 41 – Resultados de avaliação do teor 0,40% de aditivo estabilizador de hidratação para o traço 1:5,5. ... 152

Tabela 49 – Resultados de avaliação das argamassas estabilizadas na confecção de prismas de três fiadas para o traço 1:4. ... 158

Tabela 50 – Resultados de avaliação das argamassas estabilizadas na confecção de prismas de três fiadas para o traço 1:5,5. ... 158

Tabela 51 – Resultados de avaliação das argamassas estabilizadas na confecção de prismas de três fiadas para o traço 1:7. ... 159

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Tabela 52 – Módulo de elasticidade dos prismas de três fiadas de blocos de 4 MPa. ... 161 Tabela 53 – Módulo de elasticidade dos prismas de três fiadas de blocos de 8 MPa. ... 162 Tabela 54 – Módulo de elasticidade dos prismas de três fiadas de blocos de 14 MPa. ... 163 Tabela 55 – Modo de ruptura dos prismas de três fiadas de blocos de 4 MPa. .... 163 Tabela 56 – Modo de ruptura dos prismas de três fiadas de blocos de 8 MPa. .... 164 Tabela 57 – Modo de ruptura dos prismas de três fiadas de blocos de 14 MPa. .. 165 Tabela 58 – Absorção de água para blocos de concreto de 4 MPa e face superior (grossa) ... 167 Tabela 59 – Absorção de água para blocos de concreto de 4 MPa e face inferior (fina) ... 167 Tabela 60 – Absorção de água para blocos de concreto de 8 MPa e face superior (grossa) ... 168 Tabela 61 – Absorção de água para blocos de concreto de 8 MPa e face inferior (fina) ... 168 Tabela 62 – Absorção de água para blocos de concreto de 14 MPa e face superior (grossa) ... 169 Tabela 63 – Absorção de água para blocos de concreto de 14 MPa e face inferior (fina) ... 170 Tabela 64 – Avaliação de aderência mini-prismas. ... 171 Tabela 65 – Resultados de avaliação das argamassas estabilizadas na confecção de mini-prismas e prismas de quatro fiadas para o traço 1:4. ... 173 Tabela 66 – Resultados de avaliação das argamassas estabilizadas na confecção de mini-prismas e prismas de quatro fiadas para o traço 1:5,5... 174 Tabela 67 – Resultados de avaliação das argamassas estabilizadas na confecção de mini-prismas e prismas de quatro fiadas para o traço 1:7. ... 175 Tabela 68 – Distribuição granulométrica das areias natural e de britagem. ... 177

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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ASTM American Society for Testing and Materials

CaO Óxido de cálcio

Ca(OH)2 Hidróxido de cálcio

CP II Cimento Portland Composto

CP III Cimento Portland de Alto-Forno

CP IV Cimento Portland Pozolânico

CP V ARI Cimento Portland de Alta Resistencia Inicial fbk Resistência característica à compressão do bloco

GTec Grupo de Tecnologia em Materiais e Componentes à Base de Cimento Portland

MgO Óxido de magnésio

Mg(OH)2 Hidróxido de magnésio

NBR Norma Brasileira Registrada

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SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA ... 23 1.1. OBJETIVOS ... 25 1.1.1. Objetivo Geral ... 25 1.1.2. Objetivos Específicos ... 25 2. ALVENARIA ESTRUTURAL ... 27

2.1. MATERIAIS E COMPONENTES DA ALVENARIA ESTRUTURAL.. 27

2.1.1. Bloco de concreto ... 29 2.1.2. Argamassa de assentamento ... 30 3. ARGAMASSA ESTABILIZADA ... 33 3.1. MATERIAIS CONSTITUINTES ... 33 3.1.1. Cimento ... 34 3.1.2. Cal ... 34

3.1.3. Agregado miúdo (areia) ... 35

3.1.4. Aditivos ... 36

3.1.5. Água... 37

3.1.6. Proporcionamento dos materiais ... 38

3.2. PROPRIEDADES E ENSAIOS NO ESTADO FRESCO ... 39

3.2.1. Consistência, plasticidade e coesão ... 40

3.2.2. Retenção de água ... 45

3.2.3. Teor de ar incorporado ... 47

3.2.4. Adesão inicial ... 49

3.2.5. Deformabilidade da junta fresca ... 50

3.3. PROPRIEDADES E ENSAIOS NO ESTADO ENDURECIDO ... 51

3.3.1. Resistência à compressão ... 51

3.3.2. Aderência ... 52

3.3.3. Módulo de elasticidade ... 52

3.4. PRISMAS DE BLOCOS DE CONCRETO ... 53

3.4.1. Resistência à compressão e medida de deformação ... 55

3.4.2. Aderência ... 59

4. PROGRAMA EXPERIMENTAL ... 65

4.1. ESTUDO PILOTO EM OBRA ... 65

4.2. ESTUDO PILOTO EM LABORATÓRIO ... 66

4.2.1. Materiais ... 66 4.2.1.2. Agregado miúdo ... 67 4.2.1.3. Aditivos ... 69 4.2.1.4. Água... 70 4.2.2. Métodos ... 70 4.3. METODOLOGIA DE DOSAGEM ... 78

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4.3.2.3. Agregado miúdo ... 93 4.3.2.4. Aditivos ... 95 4.3.2.5. Água... 96

5. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ... 97

5.1. Estudo piloto para determinação da proporção ideal entre as areias (etapa

b) 97

5.2. Determinação do teor ideal de aditivo incorporador de ar (etapa c) ... 99 5.3. Determinação do teor ideal de aditivo estabilizador de hidratação (etapa d)

103

5.4. Estudo da resistência à compressão em prismas (etapa e) ... 107 5.5. Estudo da resistência à tração na flexão em mini-prismas (etapa f) ... 112 5.5.1. Amostras para mini-prismas (peças ou fatias) ... 112 5.5.1.1. Peças seccionadas dos blocos de 4 MPa ... 113 5.5.1.2. Peças seccionadas dos blocos de 8 MPa ... 115 5.5.1.3. Peças seccionadas dos blocos de 14 MPa ... 117 5.5.1.4. Comparação entre as fatias seccionadas dos blocos de 4 MPa, 8 MPa e 14 MPa 119

5.5.2. Aderência nos mini-prismas de blocos de 4 MPa, 8 MPa e 14 MPa. . 120 5.6. Estudo da resistência à tração na flexão em prismas (etapa g) ... 121 5.7. Correlação entre os valores obtidos de resistência de aderência de prismas e mini-prismas ... 127 5.8. Construção da curva de dosagem (etapa h) ... 130

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 133

6.1. Conclusões ... 133 6.2. Sugestões para trabalhos futuros ... 136

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1. INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA

A alvenaria estrutural é um sistema construtivo racionalizado, onde as alvenarias exercem função de estrutura. As paredes são compostas por unidades (blocos ou tijolos), que podem ser sílico-calcários, cerâmicos, de concretos, argamassas de assentamento e grautes que preenchem os vazios dos blocos aumentando a capacidade de resistência à compressão da alvenaria.

No Brasil, há uma preferência pelo uso dos blocos de concreto, uma vez que fábricas desse tipo de unidade estão disponíveis em praticamente todo o território nacional e possuem os maiores fatores de eficiência, razão entre resistência do prisma (corpo de prova composto por blocos, normalmente com duas a três fiadas mais argamassa) e resistência do bloco (PRUDÊNCIO, OLIVEIRA, BEDIN, 2003).

As argamassas de assentamento fazem a ligação entre os blocos e são constituídas por aglomerante, agregado miúdo (areia), água e aditivos em proporções bem definidas (MEHTA e MONTEIRO, 2014). Em alvenaria estrutural, as argamassas de assentamento devem proporcionar a formação de um conjunto monolítico, que deve atender às exigências estruturais e desempenho das edificações.

A industrialização das argamassas surgiu para propiciar maior padronização e rapidez no processo construtivo, reduzindo perdas e proporcionando maiores produtividades, limpeza e organização em obra (SILVA, 2007). Os erros de dosagem das argamassas são minimizados pela produção ser em fábrica e não no canteiro de obras. A argamassa estabilizada, produzida em centrais com o uso de aditivos estabilizadores de hidratação, tem uso crescente no Brasil e vai ao encontro às necessidades do sistema em alvenaria estrutural.

Os materiais constituintes das argamassas de assentamento geralmente são: cimento, cal, agregado miúdo (areia), aditivos e água. A argamassa estabilizada possui composição semelhante às argamassas convencionais, produzidas no canteiro de obras, porém nessas argamassas geralmente não há presença da cal em sua composição e o uso de aditivos incorporadores de ar e aditivos estabilizadores de hidratação é frequente. A armazenagem dessas argamassas estabilizadas pode ser feita em recipientes instalados em obra por períodos de até três dias, em função do teor de aditivo estabilizador de hidratação, mantendo-se as características necessárias ao uso.

No estado fresco, propriedades como a consistência (facilidade de escoamento do material), a plasticidade (deformação da argamassa após alívio

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de cargas) e a coesão (propriedade das argamassas manterem seus materiais constituintes homogêneos), juntamente com a retenção de água (capacidade da argamassa de manter a trabalhabilidade quando sujeita a solicitações que provocam a perda de água) e o teor de ar incorporado (que aumenta o volume da pasta e aumenta a coesão e reduz a exsudação) definem a eficiência de uma argamassa para alvenaria.

No estado endurecido, a aderência (geralmente medida por ensaio de resistência de tração na flexão de prismas de alvenaria) depende do tipo de interação entre argamassa de assentamento e blocos de concreto. O módulo de elasticidade é propriedade fundamental das argamassas, onde a argamassa de assentamento deve acomodar as deformações das alvenarias sem causar fissuras. As argamassas também devem permitir o assentamento de várias fiadas no mesmo dia e desenvolver resistência à compressão adequada ao longo do tempo, distribuindo as cargas nas unidades de alvenaria.

Além disso, o mecanismo de ruptura da alvenaria quando submetida a esforços de compressão é fundamental ao entendimento do comportamento estrutural do sistema em alvenaria estrutural. Os fatores de projeto (como geometria dos blocos e das paredes), fatores de produção dos componentes (como os materiais constituintes, proporcionamento dos materiais, grau de compactação e método de cura), fatores de execução (como técnica de execução e mão de obra) e fatores de determinação (como características e procedimentos de ensaios) interferem na resistência da alvenaria estrutural. As diferenças no mecanismo de ruptura e na resistência final da alvenaria (bloco de concreto mais argamassa de assentamento) podem justificar a variação no fator de eficiência.

Esta pesquisa visa contribuir aos estudos de argamassas estabilizadas, tornando-as alternativas viáveis ao assentamento de blocos de concreto de resistências variadas, de 4 a 16 MPa, em sistemas em alvenaria estrutural. O estudo inclui a influência das propriedades, tanto no estado fresco quanto endurecido, no comportamento mecânico dos prismas de blocos de concreto quanto à resistência à compressão, módulo de elasticidade e aderência argamassa-bloco (tração na flexão).

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1.1. OBJETIVOS 1.1.1. Objetivo Geral

O presente trabalho tem como objetivo geral propor um método de dosagem de argamassa estabilizada de resistências de 4 a 16 MPa para assentamento de alvenaria estrutural de blocos de concreto.

1.1.2. Objetivos Específicos

a) Determinar as propriedades das argamassas estabilizadas no estado fresco (consistência, plasticidade e coesão, e teor de ar incorporado) e no estado endurecido (resistência à compressão e tração na flexão, módulo de elasticidade);

b) Determinar o teor adequado do aditivo estabilizador de hidratação em função do tempo de utilização da argamassa na obra, sem prejudicar o seu desempenho, bem como o teor de ar incorporado ideal para a sua aplicação;

c) Estudar a influência da redosagem de água, geralmente utilizada no ajuste da consistência, nas demais propriedades no estado fresco e endurecido acima mencionadas, bem como no desempenho das alvenarias à compressão e aderência;

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2. ALVENARIA ESTRUTURAL

A alvenaria estrutural é um sistema construtivo em que as paredes além de fechamento, exercem uma função estrutural. Essa alvenaria é composta por blocos, que podem ser sílico-calcários, cerâmicos, de concreto, argamassas de assentamento, grautes e juntas de argamassa resistentes. Esse sistema possui vantagens na racionalização das etapas construtivas quando comparada aos métodos tradicionais de estrutura convencional em concreto armado e estruturas em aço (MEDEIROS e SABBATINI, 1993).

A flexibilidade no planejamento das etapas de execução das obras torna a alvenaria estrutural competitiva no Brasil. As técnicas construtivas da alvenaria estrutural são simplificadas e existe uma facilidade do controle das etapas de construção, proporcionada tanto pelas técnicas simplificadas no processo de execução quanto pelo planejamento destas etapas. A compatibilização entre projetos elimina interferências em obra, reduzindo significativamente o desperdício de materiais (MOHAMAD, ROMAN, RIZZATTI, ROMAGNA, 2010).

A execução das paredes estruturais exige materiais adequados, cuidados específicos com projetos, mão de obra e controle de qualidade (MEDEIROS e SABBATINI, 1993). Segundo Mohamad, Roman, Rizzatti, Romagna (2010), embora a alvenaria estrutural seja muito utilizada desde a antiguidade, a introdução de novos materiais propicia avanços e constantes transformações até hoje. Sendo assim, o estudo dos materiais componentes da alvenaria estrutural torna-se indispensável para garantir a qualidade requerida por este sistema.

2.1. MATERIAIS E COMPONENTES DA ALVENARIA ESTRUTURAL

As paredes em alvenaria estrutural são compostas pela união de diferentes materiais, como: blocos (que podem ser sílico-calcários, cerâmicos ou de concreto), argamassas de assentamento e graute, como mencionado anteriormente. Neste trabalho será apresentado um resumo das características e propriedades destes materiais constituintes.

Os blocos sílico-calcário são compostos por areia quartzosa e cal, que resultam em um material pouco poroso e com bom acabamento superficial. A produção dos blocos sílico-calcário acontece através de prensagem e cura por vapor a alta pressão em autoclave (MOHAMAD, ROMAN, RIZZATTI, ROMAGNA, 2010). O uso destes blocos não é tão comum nas obras em

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alvenaria estrutural, pois a sua produção está concentrada em poucas regiões do Brasil.

Os blocos cerâmicos têm a função de suportar as cargas previstas e sua resistência à compressão deve ser compatível com as exigências de projeto. (KAZMIERCZAK, 2010). Apesar de o bloco cerâmico ter potencial para apresentar resistências à compressão que podem chegar a 16 MPa, apresentam fatores de eficiência (razão entre a resistência à compressão do prisma e do bloco) normalmente abaixo de 50%, quando ensaiado em prismas de três fiadas, enquanto que os blocos de concreto podem chegar a 90% (PRUDÊNCIO, OLIVEIRA, BEDIN, 2003).

Os blocos de concreto apresentam resistências à compressão que variam de 4,5 MPa a 20 MPa, ganho de resistência conseguido pelo aumento do teor de cimento, compactação e baixa relação água/cimento (MOHAMAD, ROMAN, RIZZATTI, ROMAGNA, 2010).

Os blocos de concreto são as unidades de alvenaria estrutural mais comumente empregadas no Brasil e são as utilizadas nesta pesquisa. A seguir, são apresentadas as características fundamentais dos blocos de concreto, empregados nesta pesquisa, das argamassas de assentamento e requisitos de desempenho.

A argamassa de assentamento é definida como elemento utilizado na ligação entre os blocos, garantindo a distribuição uniforme dos esforços. É composta por material aglomerante, agregado miúdo (com módulo de finura médio geralmente de 1,2 a 2,2) e água com presença de aditivos, podendo ser incorporadores de ar, retentores de água, estabilizadores de hidratação, plastificantes e superplastificantes. Serão explanados mais detalhes em 2.1.2.

O graute para alvenaria é composto por uma mistura de cimento, agregado miúdo (areia grossa), agregado graúdo passante na peneira 12,5 mm, (pedriscos), e relação água/ cimento entre 0,5 e 0,6. O graute confere aumento da resistência à compressão da parede, preenchendo possíveis cavidades e auxiliando em reforços específicos caso haja necessidade (MOHAMAD, ROMAN, RIZZATTI, ROMAGNA, 2010).

A alvenaria estrutural é classificada como: não armada, armada e parcialmente armada. A alvenaria não armada é constituída de blocos assentados com argamassa podendo conter armaduras apenas com finalidade construtiva ou de amarração. Na alvenaria estrutural armada, as paredes são constituídas de blocos assentados com argamassa, as cavidades são preenchidas continuamente com graute que envolve uma quantidade suficiente de armaduras dimensionadas para absorver esforços. Em alvenaria parcialmente armada, algumas paredes são construídas segundo as

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recomendações da alvenaria armada e outras de acordo com as alvenarias não armadas (PRUDÊNCIO, OLIVEIRA, BEDIN, 2003).

2.1.1. Bloco de concreto

O bloco de concreto é componente fundamental da alvenaria estrutural. Ele é definido por Medeiros e Sabbatini (1993) como unidade de alvenaria constituída pela mistura homogênea de cimento Portland, agregado miúdo e agregado graúdo, conformada por meio de vibração e prensagem, possuindo dimensões superiores a 250 mm de comprimento x 120 mm de altura x 55 mm de largura. Mohamad, Roman, Rizzatti, Romagna (2010) definem os blocos de concreto estruturais como unidades vazadas com resistências de 4,5 MPa a 20 MPa.

A ABNT NBR 6136 (2014) apresenta a definição como elemento de alvenaria cuja área líquida é igual ou inferior a 75% da área bruta, sendo que a área bruta é a área da seção perpendicular aos eixos dos furos, sem desconto das áreas dos vazios, e a área líquida, a área média da seção perpendicular aos eixos dos furos descontadas as áreas máximas dos vazios. A norma americana ASTM C 90 (2014) define o bloco de concreto como unidade obtida a partir da mistura de cimento Portland, água e agregados naturais, com ou sem adição de outros materiais. A ABNT NBR 12118 (2011) prescreve as metodologias de ensaios de caracterização dos blocos de concreto em relação a: geometria, resistência à compressão, área bruta e área líquida.

As características do bloco de concreto dependem fundamentalmente da natureza dos materiais constituintes, da umidade na moldagem, proporcionamento dos materiais, graus de compactação e cura (MEDEIROS; SABBATINI, 1993).

A alvenaria estrutural não armada pode suportar cargas verticais elevadas, que são basicamente o peso próprio da edificação e cargas acidentais (PRUDÊNCIO, OLIVEIRA, BEDIN, 2003). Desta forma, a base de projetos em alvenaria estrutural se assenta no princípio de que a alvenaria pode suportar grandes tensões de compressão, mas pequenas tensões de tração (SCHANKOSKI, 2012). A determinação da resistência à compressão e o mecanismo de ruptura são fundamentais para entendimento do comportamento estrutural da parede de alvenaria (MEDEIROS e SABBATINI, 1993).

Blocos de concreto mais densos possuem menor quantidade de vazios e menor taxa de absorção de água. A ABNT NBR 6136 (2014) recomenda absorção de água inferior a 10%, enquanto que a norma americana ASTM C 90 (2014) indica índice de absorção de acordo com a densidade do bloco. De

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acordo com Casali (2008), tanto a porosidade do material, quanto a distribuição dos tamanhos e interconexão dos poros, influenciam na capacidade de absorção de água do bloco de concreto.

Associada à perda de umidade para o meio ambiente, a retração por secagem é uma das principais causas de fissuração, pois sua ocorrência pode afetar a durabilidade do concreto do bloco (DINIZ, FERNANDES, KUPERMAN, 2011). Desta forma, a ABNT NBR 6136 (2014) especifica que os índices de retração por secagem sejam inferiores a 0,065%. As solicitações de retração por secagem podem ser desprezadas em blocos de concreto que obedeçam a estes índices (MOHAMAD, ROMAN, RIZZATTI, ROMAGNA, 2010).

De acordo com Mohamad, Roman, Rizzatti, Romagna (2010), o bloco de concreto para alvenaria estrutural deve apresentar aspecto homogêneo, compacto, com arestas vivas e livre de imperfeições, como trincas, que prejudiquem o assentamento dos blocos, e as características mecânicas e de durabilidade dos blocos e da edificação.

2.1.2. Argamassa de assentamento

A argamassa de assentamento, empregada para elevação das paredes, tem como funções unir as unidades de alvenaria formando um sistema monolítico, distribuir uniformemente as cargas na parede, selar as juntas contra a penetração de água da chuva e absorver deformações naturais de origem térmica e retração por secagem (CARASEK, 2010).

Para que a argamassa de assentamento desempenhe suas funções, deve ter trabalhabilidade para produção de alvenarias com rendimento otimizado em obra, capacidade de retenção de água de forma que elevada sucção do bloco não interfira nas demais funções, adquirir resistência suficiente para receber várias fiadas em um mesmo dia e sem ser mais resistente que o bloco, ter aderência adequada aos blocos, ser durável e não afetar a durabilidade dos demais materiais, e ter baixo módulo de deformação podendo acompanhar deformações da parede sem fissurar (SABBATINI, 1986).

Geralmente não são necessárias resistências altas das argamassas de assentamento para garantir o bom desempenho das paredes, porque a argamassa exerce pouca influência na resistência à compressão da alvenaria. As argamassas com elevadas resistências geralmente possuem elevado teor de cimento e baixa capacidade de absorver as deformações fundamentais para que se deformem com a parede, sem apresentar fissuras (CARASEK, 2010). De acordo com Prudêncio, Oliveira e Bedin (2003), o módulo de elasticidade da

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argamassa não aumenta na mesma proporção que a sua resistência à compressão, fazendo com que o estado de tensões da unidade, que geralmente causa o colapso da alvenaria sob compressão, mantenha-se quase inalterado.

Tipos de argamassas

As argamassas para assentamento podem ser classificadas em argamassas de cal, argamassas de cimento, argamassas mistas de cimento e cal e argamassas industrializadas, de acordo com os materiais constituintes.

A argamassa de cal é tradicional da alvenaria convencional, sendo constituída pela mistura de areia, cal e água. A pasta de cal preenche os vazios entre os grãos de areia, proporcionando trabalhabilidade e retenção de água otimizada quando comparada com outros tipos de argamassas (SABBATINI, 1986). Segundo Mohamad, Roman, Rizzatti, Romagna (2010), em função da ausência do cimento Portland, a argamassa de cal atinge lentamente resistências à compressão inferiores a 2 MPa. Além disso, o endurecimento ocorre devido à carbonatação da cal, formando o carbonato de cálcio (CaCO3). A argamassa de cimento é uma mistura de cimento Portland, areia e água, e atinge elevadas resistências com rapidez. Segundo Sabbatini (1986), este tipo de argamassa tem uso restrito em alvenaria estrutural pois misturas pobres não possuem trabalhabilidade requerida e misturas normais são antieconômicas e podem facilitar o aparecimento de fissuras.

As argamassas mistas são constituídas por cimento, cal, areia e água e, quando bem dosadas, apresentam combinação das vantagens das argamassas de cal e das argamassas de cimento. O ganho de resistência à compressão em idades iniciais é garantido pela presença do cimento, e a trabalhabilidade da mistura pela presença da cal, que aumenta a deformabilidade da argamassa

(MOHAMAD, ROMAN, RIZZATTI, ROMAGNA, 2010). Embora

recomendadas para o uso em alvenaria estrutural, argamassas mistas tradicionais possuem dificuldade de produção e estocagem dos materiais constituintes.

De acordo com Silva (2007), a industrialização da argamassa surgiu para propiciar maior padronização e rapidez no processo construtivo, reduzindo perdas e proporcionando maiores produtividade e limpeza e organização em obra.

Em argamassas industrializadas normalmente se substitui a cal por aditivos plastificantes ou incorporadores de ar, que tornam a argamassa trabalhável e com retenção de água (SABBATINI, 1986). O aditivo incorporador de ar forma microbolhas de ar, homogeneamente distribuídas na

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argamassa, e conferem melhor trabalhabilidade e redução do consumo de água de amassamento que pode minimizar o aparecimento de possíveis fissuras (CARASEK, 2010). Normalmente são produzidas sem a água de amassamento (adicionada posteriormente em obra em quantidades pré-estabelecidas) e comercializadas em sacos ou a granel.

A argamassa estabilizada é dosada em central. Pronta para aplicação (úmida), pode ser armazenada em recipientes instalados em obra por períodos de até três dias, em função do teor de aditivo estabilizador de hidratação, mantendo-se as características e uso. Possui vantagens como controle de qualidade, redução de desperdício em obra, rapidez de execução, limpeza do canteiro.

A seguir, no item 3, serão apresentadas as características das argamassas estabilizadas objeto deste trabalho.

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3. ARGAMASSA ESTABILIZADA

A argamassa estabilizada é uma argamassa dosada em central, misturada e transportada por caminhões betoneira e armazenada em recipientes instalados em obra. Com produção industrializada, a argamassa estabilizada vai ao encontro à racionalização de sistemas em alvenaria estrutural.

As argamassas estabilizadas têm uso crescente no Brasil. São comercializadas a granel e, como a dosagem é realizada em centrais dosadoras e não no canteiro de obras, o risco de erros de dosagem é minimizado. Entretanto, normalmente esse tipo de argamassa possui aditivos incorporadores de ar, que podem apresentar resistências e trabalhabilidade variando conforme o tipo de misturador e o tempo de mistura, mesmo quando utilizada quantidade de água recomendada pelo fabricante.

Em sistemas em alvenaria estrutural, as argamassas estabilizadas de assentamento dos blocos de concreto formam um conjunto monolítico, que deve atender às exigências estruturais. De acordo com Matos, Schankoski, Prudêncio (2014), caso a argamassa empregada não atenda aos requisitos necessários para gerar paredes com a qualidade estrutural exigida, como resistências mecânicas inadequadas ou baixa durabilidade, poderá apresentar anomalias futuras.

O estudo dessa argamassa torna-se imprescindível quando empregadas no assentamento em sistemas em alvenarias estruturais, onde as paredes além de fechamento exercem função de estrutura.

3.1. MATERIAIS CONSTITUINTES

Os materiais constituintes das argamassas de assentamento geralmente são: cimento Portland, cal, agregado miúdo (areia com módulo de finura médio, de 1,0 a 2,9), aditivos e água. Neste trabalho, é apresentado um resumo dos materiais constituintes das argamassas, que conferem as características das argamassas estabilizadas nos estados fresco e endurecido, de forma a desempenharem as funções de assentamento dos blocos de concreto.

As argamassas estabilizadas apresentam composição semelhante às argamassas convencionais, mas geralmente sem cal e com presença de aditivos incorporadores de ar e estabilizadores de hidratação.

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3.1.1. Cimento

Prudêncio, Oliveira e Bedin (2003) e Mohamad, Roman, Rizzatti, Romagna (2010) citam em seus estudos que, em geral, se utiliza cimento Portland CP II (Cimento Portland Composto), mas podem ser usados outros tipos de cimentos, tais como o CP IV (Cimento Portland Pozolânico) e o CP III (Cimento Portland de Alto-Forno). As principais vantagens dos cimentos Portland Pozolânico e o Alto-forno estão ligadas às maiores estabilidade, durabilidade e impermeabilidade, conferindo maiores resistências à compressão em idades mais avançadas, resistência à tração e à flexão e uma melhor ou igual durabilidade (BATTAGIN, 2011).

O uso de cimentos Portland com elevada finura, como o CP V ARI (Cimento Portland de Alta Resistencia Inicial) melhora a resistência de aderência de uma argamassa, apesar de levarem mais facilmente a argamassa à retração e à fissuração do que outros tipos de cimento (CARASEK, 2007).

Em relação as suas propriedades no estado fresco, o aumento da proporção de cimento da argamassa acarreta menor tempo de endurecimento e aumento da retração na secagem e coesão. No estado endurecido, acontece o aumento da resistência à compressão e da aderência superficial e a diminuição na capacidade de acomodar as deformações (MOHAMAD, ROMAN, RIZZATTI, ROMAGNA, 2010).

3.1.2. Cal

A cal é um ligante inorgânico, produzido a partir de rochas carbonáticas, composto basicamente por óxidos ou hidróxidos de cálcio e magnésio na forma de um pó muito fino (CINCOTTO, QUARCIONI, JOHN, 2010).

A ABNT NBR 11172 (1990) define cal como um ligante inorgânico ou mineral com constituintes minerais que, para sua aplicação, apresenta-se sob forma pulverulenta; em mistura com a água, forma uma pasta com propriedade ligante e, após endurecimento, não resiste satisfatoriamente quando submetida à ação da água.

Existem tipos de cal, como cal virgem e cal hidratada. A cal virgem é constituída predominantemente de óxidos de cálcio (CaO) e magnésio (MgO). A cal hidratada, de uso mais comum na construção civil, é constituída de hidróxidos de cálcio (Ca(OH)2) e de magnésio (Mg(OH)2), além de uma pequena porção de óxidos não hidratados (CINCOTTO, QUARCIONI, JOHN, 2010).

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A cal hidratada é utilizada no preparo de argamassa de assentamento com teores de componentes ativos acima de 88% (MOHAMAD, ROMAN, RIZZATTI, ROMAGNA, 2010). Em argamassas de assentamento, usualmente utiliza-se a cal hidratada podendo também ser utilizadas cales extintas em obra ou em centrais (argamassas intermediárias) (CARASEK, 2007).

A presença da cal hidratada em argamassas possibilita, no estado fresco, um aumento na trabalhabilidade, retenção de água e coesão, gerando também diminuição na retração na secagem. No estado endurecido, o aumento na proporção de cal provoca um aumento na aderência superficial, na capacidade de deformação e da resistência com o tempo (MOHAMAD, ROMAN, RIZZATTI, ROMAGNA, 2010).

3.1.3. Agregado miúdo (areia)

O agregado miúdo é aquele cujos grãos passantes pela peneira com abertura de malha de 4,75mm e ficam retidos na peneira com abertura de malha de 0,075mm em ensaio realizado de acordo com a ABNT NBR NM 248 (2003) com peneiras de acordo com a ABNT NBR ISO 3310-1 de 2010 (NETO, 2011). Um agregado miúdo adequado deve passar integralmente na peneira de abertura de malha 1,2mm, não ter mais que 10% de material pulverulento, e ter granulometria bem distribuída entre as malhas intermediárias (PRUDÊNCIO, OLIVEIRA, BEDIN, 2003).

A areia que apresenta melhor potencial de produzir uma argamassa adequada para assentamento é a que apresente granulometria contínua, módulo de finura médio, de 1,8 a 2,8, e que tenha predominância de grãos arredondados (SABBATINI, 1986). A ABNT NBR 7217 (1987) prescreve a determinação da composição granulométrica dos agregados. A tabela 1, recomendada por Prudêncio, Oliveira e Bedin (2003), apresenta faixas granulométricas das areias para argamassas de assentamento em alvenaria estrutural segundo normas britânica e americana.

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Tabela 1 – Faixas granulométricas para argamassas em alvenaria estrutural. Peneira – abertura

nominal (mm)

Percentagem (em massa) do material passante nas peneiras

BS-1200 ASTM C-144 4,8 100 100 2,4 90-100 95-100 1,2 70-100 70-100 0,6 40-80 40-75 0,3 5-40 10-35 0,15 0-10 2-15

FONTE: Prudêncio, Oliveira e Bedin (2003). 3.1.4. Aditivos

Os aditivos são substâncias adicionadas em pequena quantidade, em geral até 5% da massa de cimento, durante o processo de mistura que modificam algumas propriedades de concretos, argamassas, pastas e grautes (PRUDÊNCIO, OLIVEIRA, BEDIN, 2003). A ABNT NBR 11768 (2011) descreve os métodos para ensaios químicos a serem empregados.

Os aditivos são classificados de acordo com a sua função. Os aditivos abordados neste trabalho são os mais utilizados em argamassas estabilizadas de assentamento: incorporador de ar e estabilizador de hidratação.

Incorporador de ar

De acordo com a ABNT NBR 11768 (2011), os aditivos incorporadores de ar são usados intencionalmente para introduzir, em argamassas e concretos, um sistema de bolhas de ar microscópico estável e uniforme. Em argamassas, são utilizados para melhorar sua trabalhabilidade. O aditivo incorporador de ar é um tensoativo ou surfactante, composto essencialmente de moléculas orgânicas de cadeia longa, com uma extremidade hidrofílica, que atrai a água, e outra hidrofóbica, que repele a água (MEHTA e MONTEIRO, 2014).

Quando adicionados nas argamassas e nos concretos durante o processo de mistura, os agentes tensoativos ou surfactantes se concentram na interface ar-água e reduzem a tensão superficial, promovendo a formação e estabilização de bolhas de ar microscópicas. A porção hidrofóbica é atraída para o ar na bolha, ao passo que a extremidade hidrofílica é orientada em direção à água. Com a concentração dos agentes incorporadores de ar na interface ar-água, há a formação de um filme que repele água com resistência e elasticidade

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suficientes para conter e estabilizar as bolhas de ar (HARTMANN, JEKNAVORIAN, SILVA, BENINI, 2011).

De acordo com Mehta e Monteiro (2014), os surfactantes incorporadores de ar tornam as partículas de cimento hidrofóbicas. Desta forma, uma dosagem excessiva do aditivo pode causar um retardamento excessivo na hidratação do cimento. E, dependendo da quantidade de incorporação de ar, pode ocorrer redução de resistência. A presença de incorporadores de ar reduz a resistência mecânica, a aderência da argamassa ao substratoe extensão da aderência (CARASEK, 2007).

Estabilizador de hidratação: modificador/retardador de pega

Segundo a ABNT NBR 11768 (2011), os aditivos modificadores de pega são classificados em aceleradores, retardadores e de controle ou estabilização de hidratação. O aditivo estabilizador de hidratação é um tipo diferente de retardador, que controla a hidratação do cimento Portland (HARTMANN, JEKNAVORIAN, SILVA, BENINI, 2011).

As reações iniciais dos componentes do cimento Portland com a água ocorrem com os compostos anidros que se ionizam e então os produtos de hidratação se formam. Os produtos de hidratação se cristalizam e os fenômenos de enrijecimento, pega e endurecimento nas pastas de cimento Portland estão diretamente relacionados aos distintos estágios do processo de cristalização. A ação das substâncias químicas reguladoras de pega no cimento Portland pode ser atribuída principalmente à dissolução de constituintes anidros em vez da cristalização dos hidratos (MEHTA e MONTEIRO, 2014).

Pode-se assumir que, pela adição de determinadas substâncias solúveis ao sistema cimento Portland-água, pode-se influenciar a taxa de formação dos produtos de hidratação, afetando características de pega e endurecimento da pasta de cimento (MEHTA e MONTEIRO, 2014).

3.1.5. Água

Atualmente não existe uma norma brasileira que trate de requisitos para água a ser usada para amassamento de argamassas. A ABNT NBR 15900, que trata da água para amassamento do concreto, pode ser aplicada a argamassas. Esta norma traz os limites e indica os procedimentos de amostragem e análises que devem ser feitas para a determinação de algumas substâncias que podem ser prejudiciais a misturas contendo cimento Portland tais como: zinco, chumbo, nitratos, cloretos, sulfatos, fosfatos, álcalis e açúcares.

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3.1.6. Proporcionamento dos materiais

Muitos esforços vêm sendo empreendidos por pesquisadores para suprir a necessidade de uma metodologia nacional para dosagem de argamassas. Por este motivo, ainda é comum o emprego de traços pré-fixados baseados em documentos elaborados por instituições técnicas para o preparo de argamassas de assentamento em obra (CARASEK, 2010).

A ASTM C 270 (1987) preconiza que as argamassas de assentamento para alvenaria estrutural devem atender as especificações da ASTM C 91(1916), que as classifica em: M, S, N e O.

A argamassa do tipo “M” é de alta resistência à compressão recomendada para alvenaria armadas e não armadas sujeitas a valores altos de compressão. A argamassa do tipo “S” é recomendada para estruturas sujeitas a cargas de compressão, mas que precisam atender a flexão provocada por cargas laterais. A argamassa do tipo “N” é de uso geral, com boa relação entre resistência à compressão e flexão, trabalhabilidade e economia, e empregada para assentamento de alvenarias. A argamassa do tipo “O” possui baixa resistência à compressão e é recomendada para áreas internas não sujeitas à umidade e utilizada em edificações de um ou dois pavimentos.

Os tipos de argamassas são identificados pela proporção ou propriedade requerida. A tabela 2, indicada por PANARESE, KOSMATKA, RANDALL (1991) mostra as especificações para as argamassas para alvenaria estrutural. Tabela 2 – Traços recomendados para argamassas de assentamento.

Tipo de argamassa Traço em volume

Cimento Cal Areia

M 1 0,25 1,75 – 2,28

S 1 0,25-0,50 Maior que 2,25 e menor

que 3 vezes a soma dos volumes de aglomerantes

N 1 0,50-1,25

O 1 1,25-2,25

FONTE: PANARESE, KOSMATKA, RANDALL (1991).

Para assentamento de blocos de concreto de 6 MPa, o traço mais comumente utilizado é de 1:1:5 (cimento:cal:areia seca em volume), e tem sido empregado corriqueiramente em obras de alvenaria estrutural de blocos de concreto e em pesquisas no Brasil (CASALI, 2008). A autora utilizou o traço descrito como traço base de referência, definindo uma relação água/cimento para manter a adequada trabalhabilidade da argamassa por meio de um estudo piloto. Os teores iniciais de aditivos utilizados pela autora seguem recomendação dos fabricantes. O procedimento de mistura foi o descrito pela ABNT NBR 13276 (2005).

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3.2. PROPRIEDADES E ENSAIOS NO ESTADO FRESCO

De maneira geral, as propriedades das argamassas variam de acordo com a proporção e com as características dos materiais constituintes e processo produtivo (MEDEIROS e SABBATINI, 1993).

O assentador define se uma argamassa é trabalhável, baseando-se no tipo de ferramenta utilizada e em critérios subjetivos. Desta forma, pode-se afirmar que todas as propriedades desejáveis no estado fresco de uma argamassa se subordinam à trabalhabilidade, e influem diretamente na qualidade do serviço do pedreiro (PRUDÊNCIO, OLIVEIRA, BEDIN, 2003). Apesar de o pedreiro reconhecer a trabalhabilidade de uma argamassa ao manuseá-la com sua colher, em laboratório a avaliação é pessoal (SABBATINI, 1986).

Para Da Mata (2006), uma argamassa deve ser fácil de manusear e de espalhar sobre a superfície da unidade de alvenaria e manter a consistência durante um intervalo de tempo que permita assentamento de algumas unidades consecutivamente.

Os conceitos de consistência e trabalhabilidade surgem da necessidade que sejam explicitadas as características desejáveis para argamassas durante as etapas de mistura, transporte, lançamento a acabamento. A consistência está relacionada com a facilidade de escoamento do material (ROMANO, CARDOSO, PILLEGGI, 2011).

Para Carasek (2010), a trabalhabilidade é uma propriedade complexa, resultante da conjunção de outras propriedades, como: consistência, plasticidade, retenção de água e de consistência, coesão, exsudação, densidade de massa e adesão inicial. Prudêncio, Oliveira e Bedin (2003) destacam a consistência, a plasticidade e a coesão, que dependem basicamente do tipo e do teor de aglomerante empregado, da granulometria e forma dos grãos do agregado e da quantidade de água utilizada na mistura.

A tabela 3 abaixo mostra algumas propriedades relacionadas com a trabalhabilidade das argamassas.

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Tabela 3 – Propriedades relacionadas com a trabalhabilidade das argamassas. Propriedades Definições

Consistência Facilidade da argamassa se deformar sob ação de cargas

Plasticidade Manutenção da deformação da argamassa mesmo após alívio de cargas

Retenção de água e de consistência

Capacidade da argamassa fresca manter a trabalhabilidade quando sujeita a solicitações que provocam a perda de água

Coesão Atração entre partículas sólidas da argamassa e ligações químicas da pasta aglomerante

Exsudação Tendência de separação da água da pasta da argamassa

Densidade de massa Relação entre a massa e o volume de material Adesão inicial União inicial da argamassa no estado fresco ao

substrato FONTE: Carasek (2010).

Segundo a RILEM (1982), conceitualmente os testes que empregam a penetração de um corpo no interior da argamassa avaliam basicamente a consistência, medindo a tensão de escoamento, como por exemplo, a penetração do cone. Os ensaios de penetração de cone são prescritos pelas normas americana e britânica ASTM C 780 (2014) e BS 4551 (2005) consecutivamente (CARASEK, 2010).

Além da consistência, existem outras propriedades de interesse no estado fresco tais como adesão inicial e deformabilidade de junta fresca, plasticidade, retenção de água, coesão, teor de ar incorporado que serão descritas a seguir e avaliadas neste trabalho.

3.2.1. Consistência, plasticidade e coesão Consistência

A consistência é uma propriedade que exprime o quão dura ou mole é uma argamassa, determina o quão rígida, plástica ou fluida uma argamassa se encontra. As argamassas são classificadas em rígidas quando necessitam de grande energia para conformação, plásticas quando necessitam de um pequeno esforço para conformação, e fluidas quando autonivelantes (PRUDÊNCIO, 1994).

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A consistência de uma argamassa é normalmente medida no Brasil pela mesa de consistência (flow table) e pela penetração de cone (CASALI, 2008). Os procedimentos de ensaio pela mesa de consistência (flow table), que mede o diâmetro da base de um tronco de cone de argamassa submetido a impactos sucessivos de 30 golpes da mesa de uma altura padrão, são descritos pela ABNT NBR 7215 (1997), e a penetração de cone é prescrita pela ASTM C 780 (2014).

Prudêncio, Oliveira e Bedin (2003) observaram, em testes realizados em argamassas de assentamento de blocos de concreto utilizadas em obras, valores de consistência de 230 a 280 mm. Os autores verificaram que argamassas com agregados mais finos apresentavam consistências mais próximas a 230 mm. Constataram também que, em misturas ásperas e sem coesão, mesmo para aquelas com consistências dentro da faixa de 230 a 280 mm, as argamassas eram inadequadas ao uso em alvenarias.

Plasticidade

A plasticidade é a capacidade da argamassa em manter sua deformação após alívio ou redução do esforço que a originou. É influenciada pela natureza e teor do aglomerante, aditivos presentes na mistura, teores de ar incorporado e energia da mistura. De acordo com Prudêncio, Oliveira e Bedin (2003), o uso de uma quantidade adequada de finos melhora a plasticidade das argamassas.

A plasticidade adequada para cada mistura demanda quantidade ótima de água, que determina uma consistência ótima em função do proporcionamento e natureza dos materiais, sendo a plasticidade e a consistência os principais fatores condicionantes da trabalhabilidade (CARASEK, 2010).

Coesão

A coesão pode ser definida como propriedade de argamassas de manterem seus materiais constituintes homogêneos, sem segregação (PRUDÊNCIO, 1994). Nas primeiras experiências do uso de argamassas de assentamento de unidades de alvenaria, de acordo com Carasek (2010), buscava-se um material que unisse e promovesse coesão aos materiais.

Steil (2003) cita em seus estudos que uma argamassa deve ter coesão suficiente para que não escorra pelas paredes dos blocos quando feitos os assentamentos. De acordo com Sabbatini (1986), uma argamassa de assentamento deve ter trabalhabilidade tal que o pedreiro produza um trabalho

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satisfatório, com rendimento otimizado, rápido e econômico. Para que as argamassas apresentem boa coesão, devem ter aglomerantes adequados, adições especiais ou aditivos incorporadores de ar.

Avaliação das argamassas no estado fresco

Os métodos que impõem à argamassa uma deformação por meio de vibração ou choque medem ao mesmo tempo a consistência e a plasticidade. No Brasil, a ABNT NBR 7215 (1997) prescreve a avaliação do índice de consistência pelo espalhamento do tronco de cone na mesa (flow table), quando submetido a 30 quedas segundo a ABNT NBR 13276 (2005). Apesar das limitações em avaliar reologia e trabalhabilidade, Carasek (2010) cita que o método de penetração do cone é interessante para controle da produção das argamassas na obra.

O Grupo de Tecnologia em Materiais e Componentes à Base de Cimento Portland na Universidade Federal de Santa Catarina GTec-UFSC desenvolveu ensaio para avaliar a trabalhabilidade das argamassas de assentamento de alvenaria estrutural, o GTec Teste. O ensaio avalia a deformação inicial sofrida por um filete de argamassa de 2 cm de altura, 2,5 cm de largura e 10 cm de comprimento, quando submetido a um esforço equivalente ao peso de um bloco assentado. São avaliadas as propriedades consistência, plasticidade e coesão (CASALI, 2008; PRUDÊNCIO, 2003). A figura 1, obtida em Prudêncio, Oliveira e Bedin (2003), representa o equipamento utilizado no GTec Teste.

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Figura 1 – Equipamento utilizado no GTec Teste.

FONTE: Prudêncio, Oliveira e Bedin (2003).

Outro método que propõe avaliação da trabalhabilidade das argamassas é o Vane Teste, porém é empregado originalmente em mecânica dos solos.

A figura 2 mostra os métodos normalmente empregados para avaliação da trabalhabilidade das argamassas de assentamento.

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Figura 2 – Métodos empregados para avaliar a consistência e a plasticidade de argamassas.

FONTE: Carasek (2010).

Em seus estudos em argamassas, Casali (2008) obteve como resultado um índice de consistência flow table de 244,5 mm para argamassa mista de cimento, cal e areia; 205,0 mm para argamassa mista com aditivo incorporador de ar; 249,0 mm argamassa à base de cimento com aditivo incorporador de ar; e 223,5 mm para argamassa à base de cimento com aditivo incorporador de ar e aditivo retentor de água. Todas as argamassas avaliadas por Casali (2008) foram consideradas adequadas para o assentamento pelo pedreiro, sendo que a argamassa mista foi considerada pelo assentador como a de melhor trabalhabilidade no momento da realização dos ensaios.